托卡马克装置是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器,其核心是通过约束电磁波驱动,创造氘、氚实现聚变的环境和超高温,并实现人类对聚变反应的控制。托卡马克装置能够实现可控核聚变反应,释放出巨大的能量,这种能量来源清洁、高效、可持续,被誉为“人造太阳”。
托卡马克装置具有良好的应用潜力,现阶段在核聚变能源研究和科研领域已经实现了相关应用,未来或将拓展更为广泛的应用领域。
核聚变能源研究领域,托卡马克装置是探索核聚变反应的重要实验平台。通过模拟太阳内部的核聚变过程,科学家们可以在实验室条件下研究核聚变反应的条件、机制以及能量释放等关键问题,这为核聚变能源的开发提供了重要的科学基础和技术支持。
托卡马克装置还被用于验证核聚变反应堆中的关键技术,如高温等离子体约束、加热与驱动、磁场控制等。全球多个国家和研究机构共同参与的国际热核聚变实验堆(ITER)项目,就是基于托卡马克装置的一个重大国际合作项目,该项目旨在通过国际合作,共同推动核聚变能源的研究与开发。
科学研究与教育领域,托卡马克装置可用于等离子体物理学研究、材料科学研究等。
托卡马克装置产生的高温等离子体为等离子体物理学的研究提供了重要的实验对象,科学家们可以通过观察和分析等离子体的行为,深入研究等离子体的基本性质、相互作用以及演化规律等。
托卡马克装置中的高温等离子体环境还可以用于材料科学研究,例如,通过模拟核聚变反应堆中的极端条件,科学家们可以研究材料在高温、高压、强辐射等环境下的性能变化,为新型材料的开发提供科学依据。
新思界发布的
《2024年全球及中国托卡马克装置产业深度研究报告》指出,全球范围内托卡马克装置发展较为领先的主要有美国、欧洲、中国、日本等国家和地区,这些国家不仅拥有先进的研发技术和丰富的实验经验,还积极推动国际合作,共同推动核聚变技术的发展。
美国普林斯顿大学ST Tokamak装置由美国普林斯顿大学改建而成,是美国重要的托卡马克实验装置之一,该装置在核聚变研究方面取得了多项重要成果,为美国核聚变技术的发展做出了贡献。
联合欧洲环(JET)是欧洲重要的托卡马克实验装置之一,该装置在聚变反应研究中取得了多项重要成果,如创造了输出功率和能量增益因子的世界纪录。
日本原子能研究所在1985成功运行JT-60托卡马克装置,日本在该装置上成功进行了氘-氘反应实验,并实现了较高的等效能量增益因子,该装置在聚变反应研究中发挥了重要作用,为日本核聚变技术的发展奠定了基础。
在中国,托卡马克装置的研发和应用取得了显著进展。中国科学院合肥物质科学研究院的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)是世界上首个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置,该装置自2006年成功实现首轮物理放电实验以来,不断创造新的世界纪录,如实现1亿摄氏度等离子体运行、稳态高约束模式等离子体运行403秒等。
新思界
投资分析师指出,随着全球能源需求的不断增长和环保意识的日益提高,核聚变能源因其清洁、高效、可持续等优点,被认为是未来人类的主要能源来源之一,托卡马克装置作为核聚变研究的关键设备,其市场潜力巨大。